五年级下册科学教案-4.7 为什么一年有四季 教科版

《为什一年有四季》教学设计
一、科学教育理论指导
在
2000年和
2001
年，全日制义务教育《科学(
3—6
年级)
》课标研制组进行的一项专题研究表明，我国小学生对科学概念的掌握程度的总体合格率为48.2，低于国外公众对科学概念的掌握的程度。小学科学教学已经走过了十多个年多，在许多方面都取得了长足的进步，但是，如何帮助学生更好地构建“科学概念”依然困扰着大家。其中原因，主要在“前概念转化”方面的认识和实践有诸多不足。
本课中，“前概念转化”的最大难点是学生空间思维能力的提升。所谓空间思维能力其实就是想象能力的一种形式，是借助想象把某种事物在头脑中虚拟的空间方位、范围和结构进行定位并分析物体之间静动态关系的一种高级思维能力。这种空间方位、范围和结构的虚拟过程就是空间思维。皮亚杰认为：小学阶段的学生在认知方面主要处于“前运算阶段”，感性认识较强，理性把握不足，概括能力较弱。
基于以上分析，笔者结合实际教学经验系统性的提出了“挖掘”、“爆破”、“重组”、“完善”等四大策略，并详设计了从“挖掘前概念”到“达成科学概念”的具体课堂教学路径。
二、地球与宇宙领域教学内容与教学方法梳理
1．教学内容
《为什么一年有四季》是教科版五下科学第四单元《地球的运动》的第七课，是在前几课的认知基础上引导学生探究四季的成因。在本课中，教材作出了这样的安排，首先展示了古人的观日记录，给学生一个初步的表象：正午太阳的高度角夏季最大，冬季最小，春秋两季居中。从而让学生对本科的关键思维点——“直射与斜射”有个初步的体会。然后引导学生设计模拟实验验证自己的想法，并指导学生做实验实验，记录观察结果，根据实验现象进行合理解释，形成自己的观点。最后引导学生用完整、严谨的科学语言表述本科的科学概念。
2．教学方法
提升学生的空间思维能力是目前小学科学“地球与宇宙”部分教学的难点。为突破这个难点，我们需要根据小学生年龄与思维发展的特征，结合空间思维的固有特点和思维发展的内在规律，运用丰富表象、操作体验、发挥想象、严谨表述等多重方法因势利导，循序渐进。针对本科“学生前概念较为顽固”以及“空间思维能力不强”两大特点，笔者结合实际教学需求，系统性的采用了“挖掘”、“爆破”、“重组”、“完善”等四大策略，指引学生从“挖掘前概念”走向“达成科学概念”。具体来说：首先，问题检测，使“前概念”浮出水面；接着，引发认知冲突，将“前概念”彻底瓦解；然后，修复“朴素前概念”，让“前概念”走向“科学概念”；最后，清理思维路线，助“科学概念”扎实深入。
三、学情分析
知识方面，学生对于“地球的运动”已经有了初步的了解，知道了地球的“自转”和“公转”等浅显的科学知识。这些为本节课的学习奠定了良好的知识基础。能力方面，根据皮亚杰对儿童思维发展阶段的分类，8～11
岁的儿童正处于具体转化时期。儿童在这个时期的思维灵活性开始逐步显现，认知水平大有提升。能够显示出认知运算的可逆性。比如根据看到太阳东升西落的现象，能够知道地球是自西向东运动的。但是，他们宏观的空间想象能力非常有限，特别是对空间位置关系的理解和把握难度很大，只能初步掌握2～3个物体之间的相对简单的位置关系。可见，本课本课“模拟实验”的设计与指导显得尤为重要。兴趣方面，小学生对于地球与宇宙有强烈的好奇心和积极的探究欲，对于科学模拟实验充满兴趣。
四、教学目标
1.
科学概念
（1）“四季更替”与“地球公转时地轴倾斜”、“太阳直射或斜射造成影子长短变化”、“气温的变化”等重要因素有关。
（2）大致明白四季的成因“在地球公转过程中，由于地轴是倾斜的，造成阳光有规律地直射或斜射某一地区，导致气温也有规律发生变化，从而形成了四季的更替。”。
2.
过程与方法
（1）通过实验前猜想、交流等环节初步理清思维的脉络，明确研究的指向。
（2）根据地球公转的特征做“立竿测影”的实验。并能根据球仪上杆影的长度变化，从而分析四季形成的原因。
（3）通过对比实验，推想出四季的形成与地轴倾斜有关。
3.
情感、态度与价值观
（1）运用推理法，层层深入，抽丝剥茧指向核心概念。
（2）运用概括法，用几个思维关键点概括出四季的成因，并形成自己的语言。（3）意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和从已知出发进行推理，同时在活动中培养小组合作精神。
五、教学重难点
1．教学重点：实验探究四季的成因。
2．教学难点：运用推理法，概括法实验探究四季的成因，并能较为完整的表述。
六、教学准备
1.课件、实验记录表、手电筒、地球仪。
2.学生模拟实验材料：小地球仪、细铁钉、蜡烛、地球公转模板、白纸卡尺、地轴不倾斜的地球仪、记录单。关于学具有以下几点说明：
（1）地球公转模板：在边长为60厘米的硬纸板中心画个圆圈放蜡烛，代表太阳的位置。上下左右四个方向各挖个“圆”用来固定地球仪，以表示地球公转的四个典型位置。其中三个位置标明地轴延长线对应的位置，另一个留给学生自己思考。
（2）实验环境：要有比较厚实的窗帘，以便拉上窗帘，用较为黑暗的环境模拟宇宙环境做对比实验。
（3）白纸卡尺：用一张长约15厘米、宽约8厘米的白色卡纸为材料，以厘米为单位标注刻度，便于贴着地球仪测量模拟实验的影子长度。
七、教学过程设计
（一）、图片导入，提出问题
1．上课之前先请同学们来欣赏几张图片，猜一猜分别表示什么季节。
2．这就是我们非常熟悉的一年四季春、夏、秋、冬。（板书：四季更替）
3．想一想：一年中，四个季节最根本的区别是什么呢？
4．是气温的不同，夏季最高，冬季最低，春秋两季介于两者之间！（板书：气温变化）
5．提出问题：为什么一年有四季？（板书）
学生可能想到的主要两种想法：①日地距离的远近
②地球的公转
【设计意图：这是设计中的第一步，问题检测，使“前概念”浮出水面：学生在学习科学概念之前，由于日常生活经验和前期学习，头脑中形成的对各种现象的看法，称为前概念。从学生认知的角度看，五年级的学生处于形象思维相对强于抽象思维的阶段。他们的日常生活经验及前期学习所形成的认识具有较强的“不完整性”和“不稳定性”。受先入为主的思维模式影响，又有极强的“顽固性”。故而，在帮助学生构建“科学概念”的具体教学过程中，必须清楚学生的前概念到底是一种怎样的状况。必须先将学生顽固的前概念挖掘出来，提前晾晒于课堂教学的阳光之下，以便教学者出谋划策、科学对待。】
（二）、逐步推理，分解问题
1．为什么一年会有四季呢？（跟地球的公转到底有没有关系呢？）
我们先来看看古人的观测记录，想一想古人是根据什么来判断季节的？
（板书：影子的长短）
2．影子的长短和气温的变化有有着怎样的关系呢？
让我们一起来回顾一下四年级的一个重要知识（出示“一天气温变化折线图”和“一天中阳光下物体影子长度变化图”）这两项记录说明了什么？（影子越长，气温越低；影子越短，气温越高。）
追问：这就奇怪了，为什么影子越长，气温越低；影子越短，气温越高呢？谁能解释一下！
3．为了帮助同学们搞清楚这个问题，老师带来了一个实验图示，来看一下！…
看了这个图示之后，你能解释了吗？（当阳光直射时：光线集中，温度高；当阳光斜射时：光分散，温度低。）（板书：直射或斜射）
4．让我们再来看一下古人的另一个观测记录！（出示古人观测记录的画图部分。）
这就怪了，同一个物体，同样是在正午时分，它的的影子长短为什么会不同呢？（直射、斜射）难道真的是地球的公转造成的吗？换个问题就是…在地球公转的时候，当地球处于太阳的不同位置，同一物体在正午时，影子的长短是否会变化呢？如果会变化说明了什么？如果不会变化又说明了什么？（板书：地球公转）
【设计意图：这是设计中的第二步，认知冲突，将“前概念”彻底瓦解：“认知冲突”是学生产生学习需要的诱因。由于前概念具有极强的顽固性，若不将其有效化解，必然会严重阻碍科学概念的最终达成。因此，教师在引导学生逐步推理的过程中，不断寻找证据，将思维的点位重点落在了“影子的长短”、“直射或斜射”、“地球公转”三个思维基点上，让学生重组、建构自己的知识结构】
（三）、模拟实验，交流探讨
1．提供材料：让学生分析思考。
2．明晰要求：逐步渗入温馨提示，从中交待观察记录。
3．交流汇报：先让学生汇报，形成共识，然后教师PPT重现实验想象，加深学生印象。
4．对比实验：如果地轴不是倾斜的，还能看到一年四季中影子长短的变化吗
通过对比实验，让学生非常直观清晰的知道在“地球公转”的同时“地轴倾斜”是一个不可忽视的因素。（板书：地轴倾斜）
【设计意图：这是设计中的第三步，修复“朴素前概念”，让“前概念”走向“科学概念”：那些些看法和观念中与科学概念一致，只是缺乏严谨、科学表述的前概念称为“朴素前概念”。“朴素前概念”可以作为关键科学概念的基石。本课中，逼真的模拟实验引发了学生的思维风暴，让他们的原本混乱“朴素前概念”的前概念轰然爆破。在各种模拟现象前重塑新知，保留了原本合理的部分，引入了交流探讨的结果，最终指向合理的科学概念。】
（4）、形成共识，拓展延伸
1．形成共识：“现在，你能回答为什么一年会有四季了吗？”
个别回答——生生互说——教师展示“在地球公转过程中，由于地轴是倾斜的，造成阳光有规律地直射或斜射某一地区，导致气温也有规律发生变化，从而形成了四季的更替。”
2．拓展延伸：南半球的季节变化和北半球有什么不同吗？当北半球是夏季时，南半球是什么季节？而当北半球是冬季时，南半球又是什么季节？
3．器材整理
【设计意图：这是设计中的最后一步，清理思维路线，助“科学概念”扎实深入：小学时期是具体形象思维和抽象逻辑思维两种思维形式交错发展的时期，主要是发展抽象逻辑思维，由具体形象思维逐步过渡到以抽象逻辑思维为主要形式。因而，在“模拟实验”及“课堂交流”之后，必须要设计一个环节用抽象逻辑的思维方式帮助学生清理思维路线。】
八、教学评价设计
《标准》指出：科学课程的评价，其主要目的是了解学生实际的学习和发展状况，以利于改进教学、促进学习、最终实现课程宗旨，即提高每个学生的科学素养。在这一理念指导下，设计本课的教学评价，具有以下几个特点：
1．评价过程体现民主。课堂评价是一个民主的过程，在学生汇报自己的想法时，教师不急于给予答案，而是首先向其他同学征求意见，如“你们对他的汇报有不同意见吗”、“有补充的吗”、“你觉得怎样合适”。然后又给予一定的补充。这种课堂上的师生互动、生生交流的评价方式充分既体现教师的“主导性”、又尊重学生“主体性”。
2．评价方式关注理由。
教学中，学生用收集了的证据，告诉别人自己第一手的充足发现，以此说话，以此推想，体现的正是尊重事实，尊重证据，以事实证据说话的科学态度观。由于科学课堂往往是一个动态的变化过程，体现的是严谨的推理过程。因而，在具体的评价上一定要注重证据，阐明理由。
九、设计特色简述
本堂课主要有两大特色：
1．模拟实验新颖独特
科学课是一门实践性很强的课程，老师需要带领和指导学生亲历科学探究活动的过程，进行大量的观察实验、动手操作。在“地球与宇宙”这部分内容中，直接的验证性实验无法进行，模拟实验无疑是学生动手操作的凭借和探究推理的“桥梁”。模拟实验的设计和相关材料的选择是否恰当与精往往直接关系到一节课的教学成败。教师要善于调整、处理材料，从学生的实际需要出发，提供可行的有结构的材料。有结构性的材料隐含着一种逻辑，逻辑就像一个链条，环环相扣，把孩子们的思路吸引到探究的主题上，不仅能有效地帮助学生的探究，而且能充分考虑学生思维发展的梯度。为此，笔者借助“地球公转模板”和“白纸卡尺”两种材料，起到了很好的辅助效果。
2．思维训练清晰有效
当前随着对科学探究研究的深入，我们越来越多地认识到：真正的探究发生在孩子的头脑中，着力培养孩子的科学思维能力，提升孩子的科学思维才是我们课堂的重心。然而仅仅是动手也不是探究，盲目的动手和操作会是课堂效率大打折扣。探究的目的不仅仅是让手动起来，也不仅仅是获得一些事实，更重要的是让学生思考如何去获得解决问题的“科学证据”，然后能有目的地对这些科学证据进行整理、归纳、分析、综合，得出合理的科学解释。对此在本堂课的教学中，笔者的整个教学设计紧紧围绕课堂的核心概念，也就是课题“为什么一年有四季？”这条主线展开，为了帮助学生提升思维效率，教师找准了“地球公转”、“直射或斜射”、“气温变化”、“四季更替”四个思维关键点展开教学，并配以清晰明了的板书，指引学生向核心概念扎实前进。
十、板书设计及学生实验记录表
【设计意图:采用了动态的板书，帮助学生抓住四个思维关键点，指导学生有条理、有步骤进行逻辑推理，最终指向本堂课核心概念，形成完整的认知体系，加深对所学知识的理解和记忆。在此基础上形成自己的语言，清晰明了的表述为什么一年有四季。】
学生实验记录表，如下：
我的观察记录
地球公转
杆影长短
季节判断
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
四季成因的猜想：
为什么一年有四季
地球公转
直射或斜射
气温变化
四季更替
地轴倾斜
影子长短
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